Embedded Mikroprozessor Technische Einführung in die Renesas RZ/A-Produktfamilie

Die Renesas RZ/A-Produktfamilie ist eine neu konzipierte Serie von Embedded-MPUs für Mensch-Maschine-Schnittstellen. Sie zielt in eine ganz neue Richtung in der Embedded-Datenverarbeitung.

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Die MPUs beruhen auf dem Cortex-A9-Kern von ARM, der mit einer Taktfrequenz von 400 MHz läuft und alle erforderlichen IPs für den Aufbau einer leistungsfähigen HMI-Anwendung enthält, ohne die Kosten, den Aufwand und Kompromisse zu erfordern, die oft mit der aktuellen HMI-Anwendungsentwicklung verbunden sind.

Was eigentlich bedeutet der Begriff „Embedded-MPU“? Dazu muss man einen kurzen Blick auf das aktuelle Angebot im Bereich von MPUs/MCUs werfen. Eine MCU enthält heute Embedded-Flash- und RAM-Speicher und liest den Code für die Ausführung aus dem Flash-Speicher. Diese Bausteine bieten meist nur eine eingeschränkte Leistung auf dem Gebiet, um das es in diesem Beitrag geht – dem Leistungsniveau, das für eine Mensch-Maschine-Schnittstelle erforderlich ist.

Ein klassisches MPU- oder Mikroprozessor-System ist heute die Alternative: Es erreicht die erforderliche Leistung und kann sie sogar erheblich überschreiten. Ein solches System besitzt allerdings keinen internen Flash-Speicher und nur wenig internes RAM. Typische MPUs haben ebenso wie MCUs ihren Platz auf dem Markt. Allerdings gibt es eine Lücke zwischen diesen beiden Anwendungsgebieten.

Start über externes serielles Flash

Die eMPU kann diese Lücke überbrücken. Wie eine MPU enthält auch die eMPU keinen Embedded-Flash und besitzt einen CPU-Kern mit einer Rechenleistung, die mit einer typischen MCU nicht erreichbar wäre. Eine derartige Leistung lässt sich (wie bei einer MPU) nur durch die Ausführung des Codes aus dem RAM heraus erreichen. Im Gegensatz zum Mikroprozessor-System, das externen RAM nutzt, enthält eine eMPU den gesamten, für die Anwendung erforderlichen RAM.

Die Bilder zeigen, dass die MCU das einfachste System ist, dass aber eine eMPU einen Kompromiss darstellt, da sie die Leistung einer MPU ohne deren Komplexität bietet. Eine eMPU startet meist von einem externen, seriellen Flashspeicher, und benutzt im Gegensatz zu MPUs keinen externen NOR-Flashspeicher. Dies bietet etliche Vorteile:

• Es ist möglich, den seriellen QSPI-Flashspeicher-Block zu nutzen, wodurch sich ein höherer Datendurchsatz erzielen lässt als mit normalem NOR-Flashspeicher.

• Serieller Flashspeicher benötigt weniger Platz auf der Leiterplatte und eine kleinere Anzahl an Pins an der eMPU als ein paralleler 32-Bit NOR-Flashspeicher.

eMPU benötigt kein externes RAM

Anders als eine MPU, die typischerweise externen DDR oder SDRAM verwendet, verfügt die eMPU über genug internen RAM, und benötigt daher keinen externen RAM. Dies ermöglicht folgende Vorteile:

• Die Anwendung ist vom RAM-Markt entkoppelt. Obwohl Hardware-Entwickler das normalerweise nicht als Pluspunkt sehen, wird dies jedem Einkäufer einen Seufzer der Erleichterung entlocken.

• Das Konzept kommt mit weniger Platz auf der Leiterplatte und einer geringeren Anzahl an Pins an der eMPU aus. Dank des seriellen Flashspeichers kann der Entwickler ein wesentlich kleineres QFP-Gehäuse verwenden, so dass man nur eine Leiterplatte mit zwei Layer anstelle einer Multilayer-Leiterplatte benötigt.

• Bei diesem Konzept entfällt auch die Notwendigkeit einer zusätzlichen Versorgungsspannung von 1,8 V für DDR-RAM.

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